聯(lián)系我們
東莞市眾升儀器有限公司
業(yè)務(wù)部
聯(lián)系人:陳平
聯(lián)系電話(huà):0769-23131676
傳真號碼:0769-23131096
移動(dòng)電話(huà):15989633801(微信同號)
Email:ZS1717@163.com
QQ:782352024
地址:東莞市莞城街道東城路莞城段33號405室
公司網(wǎng)址:http://ruituo888.com
文章詳情
電磁兼容測試的條件與方法及要素
日期:2024-06-25 11:08
瀏覽次數:1213
摘要:
電磁兼容測試的條件與方法及要素
電磁騷擾源任何形式的自然或電能裝置所發(fā)射的電磁能量,能使共享同一環(huán)境的人或其它生物受到傷害,或使其它設備、分系統或系統發(fā)生電磁危害,導致性能降低或失效,即稱(chēng)為電磁騷擾源,下面針對電磁兼容測試的條件與方法及要素來(lái)一一列舉。
一、電磁騷擾源的特性
1. 規定帶寬條件下的發(fā)射電平
2. 頻譜寬度
按照電磁騷擾能量的頻率分布特性,可以確定其頻譜寬度。連續波騷擾中,交流聲騷擾的頻譜寬度*窄, 而脈沖騷擾中,單位脈沖函數的頻譜寬度*寬。
3. 波形
電磁騷擾有各種不同的波形。波形是決定電磁騷擾頻寬度的一個(gè)重要因素。
4. 出現率
電磁騷擾場(chǎng)強或功率隨時(shí)間的分布與電磁騷擾的出現率有關(guān). 按電磁騷擾的出現率可分為周期性騷擾、非周期性騷擾和隨機騷擾三種類(lèi)型。
5. 輻射騷擾的極化特性
極化特性指在空間給定點(diǎn)上,騷擾場(chǎng)強矢量的方向隨時(shí)間變化的特性,取決于天線(xiàn)的極化特性。當騷擾源天線(xiàn)和敏感設備天線(xiàn) 極化特性相同時(shí),輻射騷擾在敏感設備輸入端產(chǎn)生的感應電壓*強。
6. 輻射騷擾的方向特性
騷擾源朝空間各個(gè)方向輻射電磁騷擾,或敏感設備接收來(lái)自各個(gè)方向的電磁騷擾的能力是不同的,描述這種輻射能力或接收能力的參數稱(chēng)為方向特性。
7. 天線(xiàn)有效面積
這是表征敏感設備接收騷擾場(chǎng)強能力的參數, 顯然,天線(xiàn)有效面積越大,敏感設備接收電磁騷擾的能力也越強。
二、電磁騷擾源的分類(lèi)
按電磁騷擾源分類(lèi),可分為自然騷擾源人為騷擾源和瞬態(tài)騷擾源三類(lèi)。
1.自然騷擾源
自然騷擾源以其不可控制為特點(diǎn),自然騷擾源根據其不同的起因和物理性質(zhì)可分為電子噪聲、天電噪聲、地球外噪聲以及沉積靜電等其它自然噪聲共四類(lèi)。
它們所產(chǎn)生的電磁騷擾,其統計特性變化很大, 有時(shí)呈頻譜平坦的高斯分布,有時(shí)又呈現偶爾發(fā)生的脈沖騷擾。
這類(lèi)騷擾是一種客觀(guān)存在,只有掌握其分布及變化規律,才能提供電磁環(huán)境電平。
(1).電子噪聲源
電子噪聲主要來(lái)自設備內部的元器件,是決定接收機噪聲系 數的重要因素,常見(jiàn)的電子噪聲源包括熱噪聲、散彈噪聲、 分配噪聲、1/f噪聲和天線(xiàn)噪聲等。
(2).天電噪聲
天電噪聲是大氣層中發(fā)生的各種自然現象,包括雷電等,所產(chǎn)生的無(wú)線(xiàn)電噪聲能引起電磁騷擾,是30mhz以下占優(yōu)勢的自然騷擾源,對無(wú)線(xiàn)電通信影響很大。
(3.地球外噪聲
即來(lái)自地球外層空間的噪聲, 主要噪聲源包括太陽(yáng)、天空背景輻射和分布在銀河系的宇宙源。
(4).沉積靜電等其它自然噪聲 _
由飛行器放出的靜電所造成的電磁騷擾稱(chēng)為沉積靜電, 是一個(gè)重要的自然騷擾源, 它引起的電磁騷擾會(huì )直接影響整個(gè)飛行器的效能和**。飛行器表面靜電荷累積和由此引起的電暈放電和流光放電所產(chǎn)生的騷擾, 其頻譜分布在幾赫至吉赫的范圍內, 嚴重影響高頻、甚高頻和超高頻段的無(wú)線(xiàn)電通信和導航。大自然中還存在一些其它自然噪聲,也應引起注意。
2.人為騷擾源
人為騷擾源以其可知并且可控為特點(diǎn),人為騷擾可分為無(wú)線(xiàn)電騷擾和非無(wú)線(xiàn)電騷擾兩大類(lèi)。
(1)連續波騷擾源
連續波騷擾源產(chǎn)生的電磁騷擾主要是純的或窄帶信號
調制的正弦波,以及高重復頻率的周期性信號。
這種騷擾源有以下幾種:
a. 發(fā)射機:所產(chǎn)生的電磁騷擾包括有意發(fā)射信號、諧波發(fā)射信號以及亂真發(fā)射信號。
b. 本機振蕩器:接收機本振所產(chǎn)生的基波和諧波可經(jīng)過(guò)電源線(xiàn)傳導,然后從機殼或天線(xiàn)直接輻射。
c. 交流聲: 是由進(jìn)入系統的周期性低頻信號所引起的連接波騷擾。
3.瞬態(tài)騷擾源
工業(yè)、科學(xué)和醫用設備(ism),車(chē)輛、機動(dòng)船和火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機裝置, 家用電器、便攜式電動(dòng)工具和類(lèi)似電器、熒光燈和照明裝置,以及信息技術(shù)設備是主要的瞬態(tài)騷擾源。
(1)開(kāi)關(guān)轉換動(dòng)作
帶觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)設備斷開(kāi)時(shí),在開(kāi)關(guān)兩觸點(diǎn)之間的距離由零過(guò)渡到斷開(kāi)的瞬間,將產(chǎn)生火花放電而形成騷擾。由于電流迅速從一定值減小到零,di/dt很大,在帶有電感線(xiàn)圈的開(kāi)關(guān)設備中會(huì )產(chǎn)生幅值很高的瞬時(shí)電壓脈沖。
(2)在各種電機中,含有整流子和電刷的旋轉電機所產(chǎn)生的騷擾*大。
(3)點(diǎn)火裝置
車(chē)輛、船舶等采用的內燃機驅動(dòng)設備內,裝有火花點(diǎn)火裝置。當所儲存的電荷通過(guò)火花塞進(jìn)行火花放電時(shí),放電電流的峰值約200安,放電時(shí)間在微秒以?xún)?峰值電壓高達10千伏以上。
(4)高壓輸電線(xiàn)
輸電線(xiàn)所產(chǎn)生的輻射騷擾有兩種類(lèi)型;間隙擊穿和電暈放電。
4. 非線(xiàn)性現象
幾乎所有電磁騷擾都與非線(xiàn)性有關(guān)。
電磁兼容測試的條件與方法
測量依賴(lài)3個(gè)方面因素:方法、技術(shù)、設備。方法由測量原理和測量設備的使用方法兩者來(lái)確定,技術(shù)是為了得到正確的測量結果(較高的準確度)而采取的一切測量手段,設備則是體現上述兩個(gè)因素為測量服務(wù)的一切技術(shù)裝置。這些都必須標準化,以保證測量具有重現性和真實(shí)性。
EMC測量條件由測量方法決定。
必須指出,把環(huán)境作為抗擾度測量的相關(guān)條件是抗擾度測量的重要特點(diǎn)。因為如果忽視這些相關(guān),不考慮裝置的應用工作環(huán)境條件,而認為裝置應該“獨立”,應該適合于插入任何說(shuō)說(shuō)組合裝置(或系統)中,就會(huì )由此產(chǎn)生所有被測裝置都必須接受全部項目的干擾實(shí)驗,并且要達到*高嚴酷度等級的錯誤結論。這不僅對要用的裝置造成過(guò)高的不合理的嚴格限制,而且還會(huì )因需要進(jìn)行大量實(shí)驗而不得不承擔很大的經(jīng)濟負擔。
另外,抗擾度測量涉及到高壓信號,除了應嚴格遵守有關(guān)**規定外,還有必要在抗擾度實(shí)驗后再對設備進(jìn)行**測量。
對于交流穩壓電源這類(lèi)大功率電工產(chǎn)品,選取從市電導入的以高頻、高能為特征的抗擾度項目,并且選購較其它電工、電子產(chǎn)品要高的嚴酷度等級,是必要的。
抗擾度測量的另一重要特點(diǎn)是對實(shí)驗發(fā)生器技術(shù)參數作出嚴格而明確的規定。為了對設備的抗擾度性能進(jìn)行比較,就要有說(shuō)說(shuō)能產(chǎn)生比較一致并可重復再現的實(shí)驗裝置,這就是干擾模擬發(fā)生器。顯然必須規定發(fā)生器的輸出內阻、輸出波形規則、開(kāi)路電壓幅度和誤差;以保證實(shí)驗結果的一致,重復性好。否則,因不同被測設備源端阻抗不同,對發(fā)生器的阻抗匹配不同而無(wú)法使發(fā)生器在帶載下輸出波形或幅度相同。實(shí)際上,阻抗不匹配就是抑制電磁騷擾的一個(gè)有效手段。
交流穩壓電源對外界(通過(guò)市電網(wǎng)絡(luò ))的電磁騷擾測量項目有:諧波傳導干擾測量、高頻傳導干擾測量。
諧波傳導干擾測量是對設備的電源進(jìn)線(xiàn)入端工頻電流諧波進(jìn)行測量;測出40次以下各次電流諧波*大值,對三相電源還應測量中線(xiàn)的電流諧波。在交流穩壓電源性能項目中以源電流相對諧波含量來(lái)考核此項目。
射頻輻射干擾測量較復雜,涉及到測量場(chǎng)地、天線(xiàn)、測量線(xiàn)路連接等測量技術(shù)。測量場(chǎng)地為野外開(kāi)闊、背景電磁噪聲電平至少比允許極限值小6dB。這種規則很難實(shí)現,標準還推薦可以用電磁屏蔽室(還有如電波暗室等)作為替換。測量輻射場(chǎng)強時(shí)被測設備應嚴格按實(shí)際工作方式接線(xiàn),電源線(xiàn)、信號線(xiàn)都不允許特意卷曲、收縮,以反映真實(shí)性。
測量依賴(lài)3個(gè)方面因素:方法、技術(shù)、設備。方法由測量原理和測量設備的使用方法兩者來(lái)確定,技術(shù)是為了得到正確的測量結果(較高的準確度)而采取的一切測量手段,設備則是體現上述兩個(gè)因素為測量服務(wù)的一切技術(shù)裝置。這些都必須標準化,以保證測量具有重現性和真實(shí)性。
EMC測量條件由測量方法決定。具體測量方法分為在實(shí)驗室條件下進(jìn)行的實(shí)驗臺法和在實(shí)際使用條件下進(jìn)行的現場(chǎng)法。要模擬現場(chǎng)可能碰到的所有干擾現象是不可能的,特別是現場(chǎng)法具有無(wú)法克服的局限性。但通過(guò)標準化的測量可以較**地獲取被測設備EMC性能怎么的信息。為此,國際上推薦首先采用實(shí)驗臺法,除非無(wú)法在實(shí)驗室進(jìn)行,一般不用現場(chǎng)法。
抗擾度測量主要方法是按照設備所處的電磁環(huán)境條件,結合用戶(hù)對設備采取的方法,選購合適的嚴酷度等級,依照有關(guān)測量方法進(jìn)行測量,*后根據產(chǎn)品標準提出的合格判決條件評定測量結果是否合格。這是抗擾度測量和其它測量主要差異之處。
電磁環(huán)境中的電磁騷擾源、電磁騷擾源對設備的耦合方式、設備對電磁騷擾的敏感度以及用戶(hù)對工作現場(chǎng)的防護方法直接和嚴酷度等級相關(guān)。即使用環(huán)境決定了干擾的形式,安裝防護條件決定了干擾的嚴酷度等級。GB/T13926.4具體規定了在電磁環(huán)境中和嚴酷度等級相對應的設備工作下的電氣環(huán)境條件:
1級,具有良好保護的環(huán)境,如計算機房;
2級,受保護的環(huán)境,如工廠(chǎng)和電廠(chǎng)的控制室或終端室;
3級,典型的工業(yè)環(huán)境,如工業(yè)過(guò)程裝置、電廠(chǎng)和露天高壓變電所的繼電器房等場(chǎng)所;
4級,嚴酷的工業(yè)環(huán)境,如電站、未采取特殊安裝方法的工業(yè)過(guò)程設備、室外區域等。
IEC801-5中針對電涌的源為電力切換瞬變或間接雷擊的閃電瞬變,對設備的安裝條件和防護設施作如下分類(lèi)(適用電涌):
0類(lèi):保護良好的、有一次和二次過(guò)壓保護的電氣環(huán)境,通常處于特殊的房間內,電涌電壓不會(huì )超過(guò)25V;
1類(lèi):局部保護的、有一次過(guò)壓保護的電氣環(huán)境,電涌電壓不超過(guò)500V;
2類(lèi):電源線(xiàn)和其它線(xiàn)路分離開(kāi),電纜隔離良好的電氣環(huán)境,電涌電壓不超過(guò)1kV;
3類(lèi):電源電纜和信號電纜并行敷設的電氣環(huán)境,電涌電壓不超過(guò)2kV;
4類(lèi):互連線(xiàn)象室外一樣沿著(zhù)電源電纜敷設,且電子電路和電氣線(xiàn)路均使用電纜的電氣環(huán)境,電涌電壓不超過(guò)4kV;
5類(lèi):非人口稠密區內電子裝置聯(lián)接電訊電纜和架空電源線(xiàn)的電氣環(huán)境。
對0類(lèi)不做電涌測量。一般電源產(chǎn)品處于1類(lèi)或2類(lèi)電氣環(huán)境,可選購嚴酷度等級為1級或2級。
必須指出,把環(huán)境作為抗擾度測量的相關(guān)條件是抗擾度測量的重要特點(diǎn)。因為如果忽視這些相關(guān),不考慮裝置的應用工作環(huán)境條件,而認為裝置應該“獨立”,應該適合于插入任何說(shuō)說(shuō)組合裝置(或系統)中,就會(huì )由此產(chǎn)生所有被測裝置都必須接受全部項目的干擾實(shí)驗,并且要達到*高嚴酷度等級的錯誤結論。這不僅對要用的裝置造成過(guò)高的不合理的嚴格限制,而且還會(huì )因需要進(jìn)行大量實(shí)驗而不得不承擔很大的經(jīng)濟負擔。
另外,抗擾度測量涉及到高壓信號,除了應嚴格遵守有關(guān)**規定外,還有必要在抗擾度實(shí)驗后再對設備進(jìn)行**測量。 ]
對于交流穩壓電源這類(lèi)大功率電工產(chǎn)品,選取從市電導入的以高頻、高能為特征的抗擾度項目,并且選較其它電工、電子產(chǎn)品要高的嚴酷度等級,是必要的。
抗擾度測量的另一重要特點(diǎn)是對實(shí)驗發(fā)生器技術(shù)參數作出嚴格而明確的規定。為了對設備的抗擾度性能進(jìn)行比較,就要有說(shuō)說(shuō)能產(chǎn)生比較一致并可重復再現的實(shí)驗裝置,這就是干擾模擬發(fā)生器。顯然必須規定發(fā)生器的輸出內阻、輸出波形規則、開(kāi)路電壓幅度和誤差;以保證實(shí)驗結果的一致,重復性好。否則,因不同被測設備源端阻抗不同,對發(fā)生器的阻抗匹配不同而無(wú)法使發(fā)生器在帶載下輸出波形或幅度相同。實(shí)際上,阻抗不匹配就是抑制電磁騷擾的一個(gè)有效手段。
交流穩壓電源對外界(通過(guò)市電網(wǎng)絡(luò ))的電磁騷擾測量項目有:諧波傳導干擾測量、高頻傳導干擾測量。
諧波傳導干擾測量是對設備的電源進(jìn)線(xiàn)入端工頻電流諧波進(jìn)行測量;測出40次以下各次電流諧波*大值,對三相電源還應測量中線(xiàn)的電流諧波。在交流穩壓電源性能項目中以源電流相對諧波含量來(lái)考核此項目。
交流穩壓電源的傳導干擾實(shí)驗同其它電子產(chǎn)品一樣,可采用GB6833-86電子測量?jì)x器EMC性實(shí)驗規范(參照采用HP公司標準或GB9254-88信息技術(shù)設備的無(wú)線(xiàn)電干擾極限值和測量方法(等效采用CISPR221985)。高頻傳導干擾測量中一個(gè)重要測量裝置是要用人工電源網(wǎng)絡(luò )(ArtificialMainNetwork),在美國標準中則稱(chēng)為電源阻抗穩定網(wǎng)絡(luò )(LineImpedanceStabilizationNetwork,LISN)。這是由于不同電力條件下,市電在不同設備電源輸入端呈現的高頻阻抗也不相同,為使測量結果反映真實(shí)情況,必須在受試設備和其電源端子間接入合乎規則的網(wǎng)絡(luò ),該網(wǎng)絡(luò )既能使設備和電網(wǎng)間實(shí)現射頻隔離,又能為設備提供穩定的高頻阻抗。人工電源網(wǎng)絡(luò )的支路數和供電系統的線(xiàn)路數相同,網(wǎng)絡(luò )和干擾測量?jì)x之間的連接應保證阻抗匹配(50Ω/50μH),對每根電源線(xiàn)分別進(jìn)行測量,測量的是干擾電壓值。GJB152-86則推薦采用電流探頭法測量傳導干擾電流;其中在電源線(xiàn)和地之間并接10μF穿心電容器,作用和LISN相同。電流探頭法使用簡(jiǎn)便,測量迅速,便于現場(chǎng)測量,較接近實(shí)際情況,可能今后測量以其為主。此外,軍標采用峰值檢波器,GB9254采用準峰值檢波器。
射頻輻射干擾測量較復雜,涉及到測量場(chǎng)地、天線(xiàn)、測量線(xiàn)路連接等測量技術(shù)。測量場(chǎng)地為野外開(kāi)闊、背景電磁噪聲電平至少比允許極限值小6dB。這種規則很難實(shí)現,標準還推薦可以用電磁屏蔽室(還有如電波暗室等)作為替換。測量輻射場(chǎng)強時(shí)被測設備應嚴格按實(shí)際工作方式接線(xiàn),電源線(xiàn)、信號線(xiàn)都不允許特意卷曲、收縮,以反映真實(shí)性。
總之,采用交流穩壓電源使用價(jià)值規則,其EMC性能應當是:除了本身能達到較高嚴酷度等級的抗擾度指標、合格的電磁干擾限制以及提供合適的交流電壓條件外,更重要的是要為其負載(對電磁干擾敏感的電子儀器設備特別是信息技術(shù)設備),在較嚴酷電磁環(huán)境條件下工作,提供充足的EMC**裕度。這不但是交流穩壓電源的基本功能,而且也是對其的EMC規則及對其進(jìn)行EMC測量的依據。
作為電磁兼容的設計者,了解電磁兼容測試的條件與方法及要素至關(guān)重要,只有熟練掌握電磁兼容測試的條件與方法及要素,在設計上才能得心應手。
電磁騷擾源任何形式的自然或電能裝置所發(fā)射的電磁能量,能使共享同一環(huán)境的人或其它生物受到傷害,或使其它設備、分系統或系統發(fā)生電磁危害,導致性能降低或失效,即稱(chēng)為電磁騷擾源,下面針對電磁兼容測試的條件與方法及要素來(lái)一一列舉。
一、電磁騷擾源的特性
1. 規定帶寬條件下的發(fā)射電平
2. 頻譜寬度
按照電磁騷擾能量的頻率分布特性,可以確定其頻譜寬度。連續波騷擾中,交流聲騷擾的頻譜寬度*窄, 而脈沖騷擾中,單位脈沖函數的頻譜寬度*寬。
3. 波形
電磁騷擾有各種不同的波形。波形是決定電磁騷擾頻寬度的一個(gè)重要因素。
4. 出現率
電磁騷擾場(chǎng)強或功率隨時(shí)間的分布與電磁騷擾的出現率有關(guān). 按電磁騷擾的出現率可分為周期性騷擾、非周期性騷擾和隨機騷擾三種類(lèi)型。
5. 輻射騷擾的極化特性
極化特性指在空間給定點(diǎn)上,騷擾場(chǎng)強矢量的方向隨時(shí)間變化的特性,取決于天線(xiàn)的極化特性。當騷擾源天線(xiàn)和敏感設備天線(xiàn) 極化特性相同時(shí),輻射騷擾在敏感設備輸入端產(chǎn)生的感應電壓*強。
6. 輻射騷擾的方向特性
騷擾源朝空間各個(gè)方向輻射電磁騷擾,或敏感設備接收來(lái)自各個(gè)方向的電磁騷擾的能力是不同的,描述這種輻射能力或接收能力的參數稱(chēng)為方向特性。
7. 天線(xiàn)有效面積
這是表征敏感設備接收騷擾場(chǎng)強能力的參數, 顯然,天線(xiàn)有效面積越大,敏感設備接收電磁騷擾的能力也越強。
二、電磁騷擾源的分類(lèi)
按電磁騷擾源分類(lèi),可分為自然騷擾源人為騷擾源和瞬態(tài)騷擾源三類(lèi)。
1.自然騷擾源
自然騷擾源以其不可控制為特點(diǎn),自然騷擾源根據其不同的起因和物理性質(zhì)可分為電子噪聲、天電噪聲、地球外噪聲以及沉積靜電等其它自然噪聲共四類(lèi)。
它們所產(chǎn)生的電磁騷擾,其統計特性變化很大, 有時(shí)呈頻譜平坦的高斯分布,有時(shí)又呈現偶爾發(fā)生的脈沖騷擾。
這類(lèi)騷擾是一種客觀(guān)存在,只有掌握其分布及變化規律,才能提供電磁環(huán)境電平。
(1).電子噪聲源
電子噪聲主要來(lái)自設備內部的元器件,是決定接收機噪聲系 數的重要因素,常見(jiàn)的電子噪聲源包括熱噪聲、散彈噪聲、 分配噪聲、1/f噪聲和天線(xiàn)噪聲等。
(2).天電噪聲
天電噪聲是大氣層中發(fā)生的各種自然現象,包括雷電等,所產(chǎn)生的無(wú)線(xiàn)電噪聲能引起電磁騷擾,是30mhz以下占優(yōu)勢的自然騷擾源,對無(wú)線(xiàn)電通信影響很大。
(3.地球外噪聲
即來(lái)自地球外層空間的噪聲, 主要噪聲源包括太陽(yáng)、天空背景輻射和分布在銀河系的宇宙源。
(4).沉積靜電等其它自然噪聲 _
由飛行器放出的靜電所造成的電磁騷擾稱(chēng)為沉積靜電, 是一個(gè)重要的自然騷擾源, 它引起的電磁騷擾會(huì )直接影響整個(gè)飛行器的效能和**。飛行器表面靜電荷累積和由此引起的電暈放電和流光放電所產(chǎn)生的騷擾, 其頻譜分布在幾赫至吉赫的范圍內, 嚴重影響高頻、甚高頻和超高頻段的無(wú)線(xiàn)電通信和導航。大自然中還存在一些其它自然噪聲,也應引起注意。
2.人為騷擾源
人為騷擾源以其可知并且可控為特點(diǎn),人為騷擾可分為無(wú)線(xiàn)電騷擾和非無(wú)線(xiàn)電騷擾兩大類(lèi)。
(1)連續波騷擾源
連續波騷擾源產(chǎn)生的電磁騷擾主要是純的或窄帶信號
調制的正弦波,以及高重復頻率的周期性信號。
這種騷擾源有以下幾種:
a. 發(fā)射機:所產(chǎn)生的電磁騷擾包括有意發(fā)射信號、諧波發(fā)射信號以及亂真發(fā)射信號。
b. 本機振蕩器:接收機本振所產(chǎn)生的基波和諧波可經(jīng)過(guò)電源線(xiàn)傳導,然后從機殼或天線(xiàn)直接輻射。
c. 交流聲: 是由進(jìn)入系統的周期性低頻信號所引起的連接波騷擾。
3.瞬態(tài)騷擾源
工業(yè)、科學(xué)和醫用設備(ism),車(chē)輛、機動(dòng)船和火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機裝置, 家用電器、便攜式電動(dòng)工具和類(lèi)似電器、熒光燈和照明裝置,以及信息技術(shù)設備是主要的瞬態(tài)騷擾源。
(1)開(kāi)關(guān)轉換動(dòng)作
帶觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)設備斷開(kāi)時(shí),在開(kāi)關(guān)兩觸點(diǎn)之間的距離由零過(guò)渡到斷開(kāi)的瞬間,將產(chǎn)生火花放電而形成騷擾。由于電流迅速從一定值減小到零,di/dt很大,在帶有電感線(xiàn)圈的開(kāi)關(guān)設備中會(huì )產(chǎn)生幅值很高的瞬時(shí)電壓脈沖。
(2)在各種電機中,含有整流子和電刷的旋轉電機所產(chǎn)生的騷擾*大。
(3)點(diǎn)火裝置
車(chē)輛、船舶等采用的內燃機驅動(dòng)設備內,裝有火花點(diǎn)火裝置。當所儲存的電荷通過(guò)火花塞進(jìn)行火花放電時(shí),放電電流的峰值約200安,放電時(shí)間在微秒以?xún)?峰值電壓高達10千伏以上。
(4)高壓輸電線(xiàn)
輸電線(xiàn)所產(chǎn)生的輻射騷擾有兩種類(lèi)型;間隙擊穿和電暈放電。
4. 非線(xiàn)性現象
幾乎所有電磁騷擾都與非線(xiàn)性有關(guān)。
電磁兼容測試的條件與方法
測量依賴(lài)3個(gè)方面因素:方法、技術(shù)、設備。方法由測量原理和測量設備的使用方法兩者來(lái)確定,技術(shù)是為了得到正確的測量結果(較高的準確度)而采取的一切測量手段,設備則是體現上述兩個(gè)因素為測量服務(wù)的一切技術(shù)裝置。這些都必須標準化,以保證測量具有重現性和真實(shí)性。
EMC測量條件由測量方法決定。
必須指出,把環(huán)境作為抗擾度測量的相關(guān)條件是抗擾度測量的重要特點(diǎn)。因為如果忽視這些相關(guān),不考慮裝置的應用工作環(huán)境條件,而認為裝置應該“獨立”,應該適合于插入任何說(shuō)說(shuō)組合裝置(或系統)中,就會(huì )由此產(chǎn)生所有被測裝置都必須接受全部項目的干擾實(shí)驗,并且要達到*高嚴酷度等級的錯誤結論。這不僅對要用的裝置造成過(guò)高的不合理的嚴格限制,而且還會(huì )因需要進(jìn)行大量實(shí)驗而不得不承擔很大的經(jīng)濟負擔。
另外,抗擾度測量涉及到高壓信號,除了應嚴格遵守有關(guān)**規定外,還有必要在抗擾度實(shí)驗后再對設備進(jìn)行**測量。
對于交流穩壓電源這類(lèi)大功率電工產(chǎn)品,選取從市電導入的以高頻、高能為特征的抗擾度項目,并且選購較其它電工、電子產(chǎn)品要高的嚴酷度等級,是必要的。
抗擾度測量的另一重要特點(diǎn)是對實(shí)驗發(fā)生器技術(shù)參數作出嚴格而明確的規定。為了對設備的抗擾度性能進(jìn)行比較,就要有說(shuō)說(shuō)能產(chǎn)生比較一致并可重復再現的實(shí)驗裝置,這就是干擾模擬發(fā)生器。顯然必須規定發(fā)生器的輸出內阻、輸出波形規則、開(kāi)路電壓幅度和誤差;以保證實(shí)驗結果的一致,重復性好。否則,因不同被測設備源端阻抗不同,對發(fā)生器的阻抗匹配不同而無(wú)法使發(fā)生器在帶載下輸出波形或幅度相同。實(shí)際上,阻抗不匹配就是抑制電磁騷擾的一個(gè)有效手段。
交流穩壓電源對外界(通過(guò)市電網(wǎng)絡(luò ))的電磁騷擾測量項目有:諧波傳導干擾測量、高頻傳導干擾測量。
諧波傳導干擾測量是對設備的電源進(jìn)線(xiàn)入端工頻電流諧波進(jìn)行測量;測出40次以下各次電流諧波*大值,對三相電源還應測量中線(xiàn)的電流諧波。在交流穩壓電源性能項目中以源電流相對諧波含量來(lái)考核此項目。
射頻輻射干擾測量較復雜,涉及到測量場(chǎng)地、天線(xiàn)、測量線(xiàn)路連接等測量技術(shù)。測量場(chǎng)地為野外開(kāi)闊、背景電磁噪聲電平至少比允許極限值小6dB。這種規則很難實(shí)現,標準還推薦可以用電磁屏蔽室(還有如電波暗室等)作為替換。測量輻射場(chǎng)強時(shí)被測設備應嚴格按實(shí)際工作方式接線(xiàn),電源線(xiàn)、信號線(xiàn)都不允許特意卷曲、收縮,以反映真實(shí)性。
測量依賴(lài)3個(gè)方面因素:方法、技術(shù)、設備。方法由測量原理和測量設備的使用方法兩者來(lái)確定,技術(shù)是為了得到正確的測量結果(較高的準確度)而采取的一切測量手段,設備則是體現上述兩個(gè)因素為測量服務(wù)的一切技術(shù)裝置。這些都必須標準化,以保證測量具有重現性和真實(shí)性。
EMC測量條件由測量方法決定。具體測量方法分為在實(shí)驗室條件下進(jìn)行的實(shí)驗臺法和在實(shí)際使用條件下進(jìn)行的現場(chǎng)法。要模擬現場(chǎng)可能碰到的所有干擾現象是不可能的,特別是現場(chǎng)法具有無(wú)法克服的局限性。但通過(guò)標準化的測量可以較**地獲取被測設備EMC性能怎么的信息。為此,國際上推薦首先采用實(shí)驗臺法,除非無(wú)法在實(shí)驗室進(jìn)行,一般不用現場(chǎng)法。
抗擾度測量主要方法是按照設備所處的電磁環(huán)境條件,結合用戶(hù)對設備采取的方法,選購合適的嚴酷度等級,依照有關(guān)測量方法進(jìn)行測量,*后根據產(chǎn)品標準提出的合格判決條件評定測量結果是否合格。這是抗擾度測量和其它測量主要差異之處。
電磁環(huán)境中的電磁騷擾源、電磁騷擾源對設備的耦合方式、設備對電磁騷擾的敏感度以及用戶(hù)對工作現場(chǎng)的防護方法直接和嚴酷度等級相關(guān)。即使用環(huán)境決定了干擾的形式,安裝防護條件決定了干擾的嚴酷度等級。GB/T13926.4具體規定了在電磁環(huán)境中和嚴酷度等級相對應的設備工作下的電氣環(huán)境條件:
1級,具有良好保護的環(huán)境,如計算機房;
2級,受保護的環(huán)境,如工廠(chǎng)和電廠(chǎng)的控制室或終端室;
3級,典型的工業(yè)環(huán)境,如工業(yè)過(guò)程裝置、電廠(chǎng)和露天高壓變電所的繼電器房等場(chǎng)所;
4級,嚴酷的工業(yè)環(huán)境,如電站、未采取特殊安裝方法的工業(yè)過(guò)程設備、室外區域等。
IEC801-5中針對電涌的源為電力切換瞬變或間接雷擊的閃電瞬變,對設備的安裝條件和防護設施作如下分類(lèi)(適用電涌):
0類(lèi):保護良好的、有一次和二次過(guò)壓保護的電氣環(huán)境,通常處于特殊的房間內,電涌電壓不會(huì )超過(guò)25V;
1類(lèi):局部保護的、有一次過(guò)壓保護的電氣環(huán)境,電涌電壓不超過(guò)500V;
2類(lèi):電源線(xiàn)和其它線(xiàn)路分離開(kāi),電纜隔離良好的電氣環(huán)境,電涌電壓不超過(guò)1kV;
3類(lèi):電源電纜和信號電纜并行敷設的電氣環(huán)境,電涌電壓不超過(guò)2kV;
4類(lèi):互連線(xiàn)象室外一樣沿著(zhù)電源電纜敷設,且電子電路和電氣線(xiàn)路均使用電纜的電氣環(huán)境,電涌電壓不超過(guò)4kV;
5類(lèi):非人口稠密區內電子裝置聯(lián)接電訊電纜和架空電源線(xiàn)的電氣環(huán)境。
對0類(lèi)不做電涌測量。一般電源產(chǎn)品處于1類(lèi)或2類(lèi)電氣環(huán)境,可選購嚴酷度等級為1級或2級。
必須指出,把環(huán)境作為抗擾度測量的相關(guān)條件是抗擾度測量的重要特點(diǎn)。因為如果忽視這些相關(guān),不考慮裝置的應用工作環(huán)境條件,而認為裝置應該“獨立”,應該適合于插入任何說(shuō)說(shuō)組合裝置(或系統)中,就會(huì )由此產(chǎn)生所有被測裝置都必須接受全部項目的干擾實(shí)驗,并且要達到*高嚴酷度等級的錯誤結論。這不僅對要用的裝置造成過(guò)高的不合理的嚴格限制,而且還會(huì )因需要進(jìn)行大量實(shí)驗而不得不承擔很大的經(jīng)濟負擔。
另外,抗擾度測量涉及到高壓信號,除了應嚴格遵守有關(guān)**規定外,還有必要在抗擾度實(shí)驗后再對設備進(jìn)行**測量。 ]
對于交流穩壓電源這類(lèi)大功率電工產(chǎn)品,選取從市電導入的以高頻、高能為特征的抗擾度項目,并且選較其它電工、電子產(chǎn)品要高的嚴酷度等級,是必要的。
抗擾度測量的另一重要特點(diǎn)是對實(shí)驗發(fā)生器技術(shù)參數作出嚴格而明確的規定。為了對設備的抗擾度性能進(jìn)行比較,就要有說(shuō)說(shuō)能產(chǎn)生比較一致并可重復再現的實(shí)驗裝置,這就是干擾模擬發(fā)生器。顯然必須規定發(fā)生器的輸出內阻、輸出波形規則、開(kāi)路電壓幅度和誤差;以保證實(shí)驗結果的一致,重復性好。否則,因不同被測設備源端阻抗不同,對發(fā)生器的阻抗匹配不同而無(wú)法使發(fā)生器在帶載下輸出波形或幅度相同。實(shí)際上,阻抗不匹配就是抑制電磁騷擾的一個(gè)有效手段。
交流穩壓電源對外界(通過(guò)市電網(wǎng)絡(luò ))的電磁騷擾測量項目有:諧波傳導干擾測量、高頻傳導干擾測量。
諧波傳導干擾測量是對設備的電源進(jìn)線(xiàn)入端工頻電流諧波進(jìn)行測量;測出40次以下各次電流諧波*大值,對三相電源還應測量中線(xiàn)的電流諧波。在交流穩壓電源性能項目中以源電流相對諧波含量來(lái)考核此項目。
交流穩壓電源的傳導干擾實(shí)驗同其它電子產(chǎn)品一樣,可采用GB6833-86電子測量?jì)x器EMC性實(shí)驗規范(參照采用HP公司標準或GB9254-88信息技術(shù)設備的無(wú)線(xiàn)電干擾極限值和測量方法(等效采用CISPR221985)。高頻傳導干擾測量中一個(gè)重要測量裝置是要用人工電源網(wǎng)絡(luò )(ArtificialMainNetwork),在美國標準中則稱(chēng)為電源阻抗穩定網(wǎng)絡(luò )(LineImpedanceStabilizationNetwork,LISN)。這是由于不同電力條件下,市電在不同設備電源輸入端呈現的高頻阻抗也不相同,為使測量結果反映真實(shí)情況,必須在受試設備和其電源端子間接入合乎規則的網(wǎng)絡(luò ),該網(wǎng)絡(luò )既能使設備和電網(wǎng)間實(shí)現射頻隔離,又能為設備提供穩定的高頻阻抗。人工電源網(wǎng)絡(luò )的支路數和供電系統的線(xiàn)路數相同,網(wǎng)絡(luò )和干擾測量?jì)x之間的連接應保證阻抗匹配(50Ω/50μH),對每根電源線(xiàn)分別進(jìn)行測量,測量的是干擾電壓值。GJB152-86則推薦采用電流探頭法測量傳導干擾電流;其中在電源線(xiàn)和地之間并接10μF穿心電容器,作用和LISN相同。電流探頭法使用簡(jiǎn)便,測量迅速,便于現場(chǎng)測量,較接近實(shí)際情況,可能今后測量以其為主。此外,軍標采用峰值檢波器,GB9254采用準峰值檢波器。
射頻輻射干擾測量較復雜,涉及到測量場(chǎng)地、天線(xiàn)、測量線(xiàn)路連接等測量技術(shù)。測量場(chǎng)地為野外開(kāi)闊、背景電磁噪聲電平至少比允許極限值小6dB。這種規則很難實(shí)現,標準還推薦可以用電磁屏蔽室(還有如電波暗室等)作為替換。測量輻射場(chǎng)強時(shí)被測設備應嚴格按實(shí)際工作方式接線(xiàn),電源線(xiàn)、信號線(xiàn)都不允許特意卷曲、收縮,以反映真實(shí)性。
總之,采用交流穩壓電源使用價(jià)值規則,其EMC性能應當是:除了本身能達到較高嚴酷度等級的抗擾度指標、合格的電磁干擾限制以及提供合適的交流電壓條件外,更重要的是要為其負載(對電磁干擾敏感的電子儀器設備特別是信息技術(shù)設備),在較嚴酷電磁環(huán)境條件下工作,提供充足的EMC**裕度。這不但是交流穩壓電源的基本功能,而且也是對其的EMC規則及對其進(jìn)行EMC測量的依據。
作為電磁兼容的設計者,了解電磁兼容測試的條件與方法及要素至關(guān)重要,只有熟練掌握電磁兼容測試的條件與方法及要素,在設計上才能得心應手。